CN114494053A - 近眼显示设备的图像处理方法以及近眼显示设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种近眼显示设备的图像处理方法，包括：S11：获取RAW域图像，所述RAW域图像中的每个像素包括N位数据；S12：从所述RAW域图像中的每个像素的N位数据中选出M位数据；S13：将所述选出的M位数据进行映射，获取目标图像；其中，所述目标图像中的每个像素包括M位数据。本发明可有效提升低视力群体在暗场景中的视物能力，并且避免夜间强光源对眼睛的刺激。
Description
技术领域
本公开涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种近眼显示设备的图像处理方法以及一种近眼显示设备。
背景技术
人眼的视网膜上有两种感光细胞：视锥细胞和视杆细胞。视锥细胞主要是在光线条件较好的环境下感受周围环境反射的不同颜色的光；视杆细胞主要是在光线条件较差的暗场景中感受周围环境的细节。
在低照度场景中，由于图像亮度和图像对比度下降，低视力人群的视觉也快速降低。其中，有一部分低视力者的视杆细胞异常，他们在光线条件较差的环境下几乎完全丧失视力。还有一部分人对光线非常敏感，夜间的灯光这种强光源对眼睛刺激强烈。
因此提高夜视能力是低视力人群的刚需，是助视器领域的亮点。但是目前助视器领域还没有提高夜视能力的有效解决方案，通过提高屏幕亮度、饱和度只能缓解暗场景下的夜视问题。
背景技术部分的内容仅仅是公开发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。
发明内容
有鉴于现有的一个或多个缺陷，本发明涉及一种近眼显示设备的图像处理方法，包括：
S11：获取RAW域图像，所述RAW域图像中的每个像素包括N位数据；
S12：从所述RAW域图像中的每个像素的N位数据中选出M位数据；
S13：将所述选出的M位数据进行映射，获取目标图像；
其中，所述目标图像中的每个像素包括M位数据。
根据本发明的一个方面，其中所述步骤S12还包括：从所述RAW域图像中的每个像素的N位数据中选出最低的M位数据。
根据本发明的一个方面，其中所述步骤S12还包括：从所述RAW域图像中的每个像素的N位数据中非零的最高数据位开始向较低数据位方向选出M位数据。
根据本发明的一个方面，图像处理方法还包括：在低照度场景中，执行所述图像处理方法。
根据本发明的一个方面，其中所述步骤S13包括：将所述选出的M位数据进行映射，获取sRGB域的目标图像。
根据本发明的一个方面，其中所述步骤S13包括：将所述选出的M位数据进行映射，并进行伪滤色处理，获取单色的目标图像。
根据本发明的一个方面，所述近眼显示设备为助视器。
本发明还涉及一种计算机存储介质，包括存储于其上的计算机可执行指令，所述可执行指令在被处理器执行时实施如上所述的图像处理方法。
本发明还涉及一种近眼显示设备，包括：
图像采集单元，配置为采集RAW域图像；和
图像处理单元，与所述图像采集单元耦接，配置为将所述RAW域图像中每个像素的部分数据进行映射，以获取目标图像。
根据本发明的一个方面，所述图像处理单元配置成：从所述RAW域图像中的每个像素的N位数据中选出最低的M位数据进行映射。
根据本发明的一个方面，所述图像处理单元配置成：从所述RAW域图像中的每个像素的N位数据中非零的最高数据位开始向较低数据位方向选出M位数据进行映射。
根据本发明的一个方面，所述图像处理单元还配置成：在低照度场景中，将所述RAW域图像中的部分数据进行映射，获取sRGB域的目标图像。
根据本发明的一个方面，所述图像处理单元还配置成：在低照度场景中，将所述RAW域图像中的部分数据进行映射，并进行伪滤色处理，获取单色的目标图像。
根据本发明的一个方面，所述近眼显示设备为助视器。
根据本发明的一个方面，所述近眼显示设备还包括显示单元，所述显示单元配置成可显示所述RAW域图像或者所述目标图像。
本发明通过对RAW域图像直接处理，丢弃部分数据位信息，但保留了绝大部分数据位的信息，在低照度场景中提高亮度的同时保留了足够的细节，减少了映射计算。本发明可有效提升低视力群体在暗场景中的视物能力，并且避免夜间强光源对眼睛的刺激。
附图说明
构成本公开的一部分的附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：
图1示出了本发明一个实施例的图像处理方法流程图；
图2a示出了本发明一个实施例的从RAW域图像中一个像素的N位数据中选出最低的M位数据的示意图；
图2b示出了本发明一个实施例的从RAW域图像中一个像素的N位数据中选出M位数据的示意图；
图3示出了本发明一个实施例的RAW域图像中一个像素的12位数据的示意图；
图4示出了本发明一个实施例的图像处理前后的效果对比图；
图5示出了本发明另一个实施例的图像处理前后的效果对比图；
图6示出了本发明一个实施例的近眼显示设备模块示意图。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1示出了本发明一个实施例的近眼显示设备的图像处理方法，其中近眼显示设备20包括图像采集单元21，图像采集单元21配置为采集RAW(RAW Image Format)域图像。图像处理方法10包括步骤S11-S13，具体如下：
在步骤S11获取RAW域图像，RAW域图像中的每个像素包括N位数据。
图像采集单元21例如包括镜头以及CCD传感器或者CMOS传感器，捕捉光源信号并转化为数字信号的原始数据，以获取RAW格式的图像数据。
从图像采集单元21到屏幕成像包括如下阶段：感光、ISP(Image SignalProcessor)图像信号处理、RGB渲染。通常把感光之后、RGB渲染之前的图像文件称为RAW格式文件，也就是RAW域图像。
通常来说，RAW格式文件中可以用12位、14位或22位二进制记录数据。例如RAW格式文件中用12位数据来表示一个像素，相比于显示器中用8位数据来表示一个像素，RAW域图像色域更广，图像质量更高。
根据本发明的一个优选实施例，图像处理方法10还包括：在低照度场景中，执行图像处理方法10。其中低照度场景例如夜晚，图像采集单元21采集的原始图像包含的信息按照照度大小可分为：照度很暗区域、照度适中区域和点光源高亮区域。对于照度很暗区域，低视力人群可能无法分辨其中的物体；对于点光源高亮区域，低视力人群可能感到刺激双眼而导致无法视物或者夜视能力降低。因此，在低照度场景中执行图像处理方法10，提高照度很暗的区域的亮度的同时保留了其中的足够的细节，并且降低了路灯等强光源对眼睛的刺激，通过佩戴近眼显示设备20可以使得低视力人群的夜视能力得到极大提升。本发明不对低照度场景的照度值进行限定，本领域技术人员可以理解，图像处理方法10在执行时对场景的照度值没有阈值要求，也无需自动判断场景的照度值，只是在低照度场景中才有夜视效果，对于低视力人群的夜视能力有较大提升，进而提升近眼显示设备20的佩戴体验。
在步骤S12从RAW域图像中的每个像素的N位数据中选出M位数据。
在低照度场景中，图像所有像素的亮度都较低，所以RAW格式文件的数据的高位大多数都是二进制0。因此，从N位数据中选出M位数据，舍弃其它可能没有信息的数据位，可以在提高亮度的同时保留足够的细节，进而减少后续图像处理步骤的运算量。
根据本发明的一个优选实施例，在步骤S12还包括：从RAW域图像中的每个像素的N位数据中选出最低的M位数据。
图2a示出了本发明一个实施例的从RAW域图像中一个像素的N位数据中选出最低的M位数据的示意图。RAW域图像中的每个像素包括N位数据，从高位到低位依次为第N位、第N-1位……第2位、第1位。在低照度场景中，较高位数据可能为二进制0，因此，从N位数据中选出最低的M位数据，可以保留绝大多数的数据信息。
图3示出了本发明一个实施例的RAW域图像中一个像素的12位数据的示意图，RAW格式文件中用12位数据来表示一个像素，即N＝12。如果12位数据中的最高的4位均为二进制0，亦即第12位、第11位、第10位以及第9位均为二进制0，也就是说该四位没有包含数据信息。从中选出较低的8位数据表示一个像素，亦即M＝8，最后生成的目标图像与原始图像相比并没有信息损失。
根据本发明的一个优选实施例，在步骤S12还包括：从RAW域图像中的每个像素的N位数据中非零的最高数据位开始向较低数据位方向选出M位数据。
图2b示出了本发明一个实施例的从RAW域图像中一个像素的N位数据中选出M位数据的示意图，RAW域图像中的每个像素包括N位数据，从高位到低位依次为第N位、第N-1位……第2位、第1位。在低照度场景中，较高位数据可能为二进制0，并且最低位的数据信息又很少，因此，从N位数据中非零的最高数据位开始向较低数据位方向选出M位数据，可以保留绝大多数的数据信息。
继续参考图3，RAW格式文件中用12位数据来表示一个像素，如果12位数据中的最高的2位为二进制0，亦即第12位和第11位均为二进制0，也就是说这两位没有包含数据信息。从第10位开始选出8位数据表示一个像素，亦即选择第10位到第3位表示一个像素，则最后生成的目标图像与原始图像相比虽然损失了最低的2位数据，但是位数越低，信息含量越少，因此目标图像依然包含了绝大部分的数据信息。
在步骤S13将选出的M位数据进行映射，获取目标图像。其中，目标图像中的每个像素包括M位数据。
继续参考图3，以N＝12，M＝8为例，12位数据代表的像素值有212＝4096种，为了把12位数据(0～4095)显示在8位(0～255)的显示器上，I SP会做一个映射，例如12位数据表示的3000会被映射为3000/4096*256＝187.5；又例如12位数据表示的200会被映射为200/4096*256＝12.5。
在低照度场景中，由于图像所有像素亮度都较低，所以RAW格式文件的高位大多数都是0。例如在RAW格式文件中12位数据标识的255会被映射为255/4096*256≈16，取最低的8位进行映射时,255会被映射为255/256*256＝255，亦即，最低的8位数据会被直接映射，减少了映射的计算量。
综上所述，图像处理方法10通过对RAW域图像直接处理，丢弃部分数据位信息，但保留了绝大部分数据位的信息，在低照度场景中提高亮度的同时保留了足够的细节，并且减少了映射计算。本发明可有效提升低视力群体在暗场景中的视物能力，并且避免夜间强光源对眼睛的刺激。
根据本发明的一个优选实施例，其中所述步骤S13包括：将所述选出的M位数据进行映射，获取sRGB域的目标图像。
图4示出了本发明一个实施例的图像处理前后的效果对比图，图4中的左图为图像采集单元21获取的彩色原图，右图为经过图像处理方法10处理后的彩色目标图像，亦即左图相当于正常视力人群看到的效果，右图相当于低视力人群看到的效果，相比于现有的提高屏幕亮度或饱和度的技术方案，本发明的技术方案具有明显的优势，在低照度场景中提高亮度的同时保留了足够的细节，不仅提升低视力人群的夜视能力，还降低了路灯等强光源对眼睛的刺激。
图5示出了本发明另一个实施例的图像处理前后的效果对比图，图5中的左图为图像采集单元21获取的彩色原图，右图为经过图像处理方法10处理后的彩色目标图像，亦即左图相当于正常视力人群看到的效果，右图相当于低视力人群看到的效果，相比于现有的提高屏幕亮度或饱和度的技术方案，本发明的技术方案在极暗场景中提高亮度的同时保留了足够的细节，极大提升了低视力人群的夜视能力。
以上通过实施例介绍了通过图像处理方法10获得彩色图像，可以在低照度场景中尽可能的保留足够的细节，但对于低视力人群，可能更关注夜视避障的应用，而不十分关注色彩还原度，因此，生成单色的目标图像有助于夜视避障，并且部分人群对某种颜色更加敏感，生成单色目标图像可提高避障效果，进而实现个性化定制。
根据本发明的一个优选实施例，其中所述步骤S13包括：将所述选出的M位数据进行映射，并进行伪滤色处理，获取单色的目标图像。
其中伪滤色处理采用以下两种方式：
(1)直接转为灰度图：在某些场景下sRGB图像会失真(具体表现为一部分图像会蒙上一层半透明的白色，呈现出雾蒙蒙的效果)，数据映射后直接转为灰度图可以缓解这种现象。
(2)动态阈值转换为二值图像：动态阈值的二值图像在提高亮度的同时，可以显著提高边缘对比度，便于夜视避障。
根据本发明的一个优选实施例，所述近眼显示设备为助视器。本发明应用于助视器领域，可有效提升低视力群体在暗场景中的视物能力，并且避免夜间强光源对眼睛的刺激。
本发明还涉及一种计算机存储介质，包括存储于其上的计算机可执行指令，所述可执行指令在被处理器执行时实施如上所述的图像处理方法10。
本发明还涉及一种近眼显示设备20，参考图4，近眼显示设备20包括：
图像采集单元21，配置为采集RAW域图像；和
图像处理单元22，与所述图像采集单元21耦接，配置为将所述RAW域图像中每个像素的部分数据进行映射，以获取目标图像。
根据本发明的一个优选实施例，所述图像处理单元22配置成：从所述RAW域图像中的每个像素的N位数据中选出最低的M位数据进行映射。
根据本发明的一个优选实施例，所述图像处理单元22配置成：从所述RAW域图像中的每个像素的N位数据中非零的最高数据位开始向较低数据位方向选出M位数据进行映射。
根据本发明的一个优选实施例，所述图像处理单元22还配置成：在低照度场景中，将所述RAW域图像中的部分数据进行映射，获取sRGB域的目标图像。
根据本发明的一个优选实施例，所述图像处理单元22还配置成：在低照度场景中，将所述RAW域图像中的部分数据进行映射，并进行伪滤色处理，获取单色的目标图像。
根据本发明的一个优选实施例，所述近眼显示设备20为助视器。
根据本发明的一个优选实施例，所述近眼显示设备20还包括图像显示单元23，用于为用户呈现图像，显示单元配置成可显示原始的RAW域图像或者所述目标图像。并且近眼显示设备20还可包括切换单元24，用户可通过切换单元24来控制图像显示单元23的显示模式，例如可切换显示RAW域图像或者所述目标图像。所述切换单元24也可根据周围环境光线条件进行自动切换，例如当判断处于夜间或者其他照度较低的场景时，将图像显示单元23切换为显示目标图像；当处于光线充足的场景时，将图像显示单元23切换为显示RAW域图像。
本发明可有效提升低视力群体在暗场景中的视物能力，并且避免夜间强光源对眼睛的刺激。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种近眼显示设备的图像处理方法，包括：
S11：获取RAW域图像，所述RAW域图像中的每个像素包括N位数据；
S12：从所述RAW域图像中的每个像素的N位数据中选出M位数据；
S13：将所述选出的M位数据进行映射，获取目标图像；
其中，所述目标图像中的每个像素包括M位数据。
2.根据权利要求1所述的图像处理方法，其中所述步骤S12还包括：从所述RAW域图像中的每个像素的N位数据中选出最低的M位数据。
3.根据权利要求1所述的图像处理方法，其中所述步骤S12还包括：从所述RAW域图像中的每个像素的N位数据中非零的最高数据位开始向较低数据位方向选出M位数据。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的图像处理方法，还包括：在低照度场景中，执行所述图像处理方法。
5.根据权利要求4所述的图像处理方法，其中所述步骤S13包括：将所述选出的M位数据进行映射，获取sRGB域的目标图像。
6.根据权利要求4所述的图像处理方法，其中所述步骤S13包括：将所述选出的M位数据进行映射，并进行伪滤色处理，获取单色的目标图像。
7.根据权利要求4所述的图像处理方法，所述近眼显示设备为助视器。
8.一种计算机存储介质，包括存储于其上的计算机可执行指令，所述可执行指令在被处理器执行时实施如权利要求1-7中任一项所述的图像处理方法。
9.一种近眼显示设备，包括：
图像采集单元，配置为采集RAW域图像；和
图像处理单元，与所述图像采集单元耦接，配置为将所述RAW域图像中每个像素的部分数据进行映射，以获取目标图像。
10.根据权利要求9所述的近眼显示设备，所述图像处理单元配置成：从所述RAW域图像中的每个像素的N位数据中选出最低的M位数据进行映射。
11.根据权利要求9所述的近眼显示设备，所述图像处理单元配置成：从所述RAW域图像中的每个像素的N位数据中非零的最高数据位开始向较低数据位方向选出M位数据进行映射。
12.根据权利要求9-11中任一项所述的近眼显示设备，所述图像处理单元还配置成：在低照度场景中，将所述RAW域图像中的部分数据进行映射，获取sRGB域的目标图像。
13.根据权利要求9-11中任一项所述的近眼显示设备，所述图像处理单元还配置成：在低照度场景中，将所述RAW域图像中的部分数据进行映射，并进行伪滤色处理，获取单色的目标图像。
14.根据权利要求9-11中任一项所述的近眼显示设备，所述近眼显示设备为助视器。
15.根据权利要求9-11中任一项所述的近眼显示设备，还包括图像显示单元，所述显示单元配置成可显示所述RAW域图像或者所述目标图像。
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